用於地下探測的低噪聲拖曳式電磁系統的製作方法
2023-07-27 23:49:26
專利名稱：：用於地下探測的低噪聲拖曳式電磁系統的製作方法
技術領域：
：一般來說，本發明涉及用於地球的地下覆蓋層探測的電磁勘探設備的領域。更具體地說，本發明涉及用於檢測由施加在地中的電磁場引起的感應電壓的檢測器電極及其陣列的結構。
背景技術：
：除了其它目的外，電磁勘探還用於確定地球的地下覆蓋層中含烴結構的存在。電磁勘探包括稱為「受控源」勘探技術的技術。受控源電磁勘探技術包括當在陸地上進行這些勘探時，在泥土中施加電流或磁場；或者當在海洋環境中進行這些勘探時，對水底(海底)以下的沉積物施加電流或磁場。這些技術包括測量設置於地表面或海底上的電極、天線和/或磁力計中所感應的電壓和/或磁場。這些電壓和/或磁場是通過由施加在地下覆蓋層中(在海洋勘探中穿過水底)的電流和/或磁場引起的電磁場與地下覆蓋層構造物相互作用而感應產生的。本領域中已知的海洋受控源電磁勘探通常包括通過對由勘探船拖曳的偶極電極施加來自通常設置在該勘探船上的源的電流，來對水底以下的沉積物施加交變流電。偶極電極通常是絕緣電纜，在該絕緣電纜的選定間距(有時是300-1000米或更大)上有兩個電極。交流電具有一個或多個選定的頻率，這些頻率通常在約0.1-100Hz範圍內。多個檢測器電極設置在水底上隔開的位置，並且這些檢測器電極連接到記錄這些電極的不同電極對上所感應的電壓的裝置。該勘探稱為頻域受控源電磁(f-CSEM)勘探。例如，在Sinha，MC.Patel，P.D.，Unsworth，M.J.，Owen，T.R.E.和MacCormack，M.G.R.(1990)，Anactivesourceelectromagneticsoundingsystemformarineuse，MarineGeophysicalResearch，12，29-68中描述了f-CSEM勘探技術。其它描述電磁地下勘探的物理學和判讀的出版物包括Constable，S.C.和Edwards，R.N.(1991)，ElectricalexplorationmethodsfortheseafloorInvestigationinGeophysicsNo.3，Electromagneticmethodsinappliedgeophysics，vol.2，application，partB，931-966；以及Cheesman，S.J.，Edwards，R.N.和Chave，A.D.(1987)，OnthetheoryofseafloorconductivitymappingusingtransientelectromagneticsystemsGeophysics，52，No.2，204-217。本領域中已知的用於電磁勘探地下構造物的另一技術是瞬態受控源電磁(t-CSEM)勘探。在t-CSEM勘探中，利用與如上文所說明用於f-CSEM的電極相似的位於電纜上的電極，來對地下覆蓋層施加電流。該電流可以是直流電(DC)。在一個或多個選定的時間，切斷電流，並且通常相對於選定時間間隔內的時間，利用之前如參照f-CSEM勘探所說明的設置在水底上的電極，來測量感應電壓。通過感應電壓的時間分布，來推斷地下覆蓋層的結構和組成。例如，在Strack，K.-M.(1992)，Explorationwithdeeptransientelectromagnetic，Elsevier，373pp.(1999年再版)中描述了t-CSEM勘探技術。不管利用何種技術，因為含烴結構的電阻率在幾歐姆-米到幾百歐姆-米的範圍內，而相鄰的不含烴的構造物的電阻率在約0.2歐姆-米到幾歐姆-米的範圍內，所以通過這兩種結構之間的電阻率常數，可以推斷含烴結構的存在。上述電磁勘探技術不僅耗時，而且執行起來比較昂貴，這主要是因為檢測器電極通常設置在部署於水底上的電纜中。部署這些檢測器電極電纜通常包括從勘探船或另一部署船退繞這些電纜；在部署電纜後，確定電極的大地位置；並在完成勘探後收回電纜。因此，為了勘探地下覆蓋層的實質區域，需要沿水底在不同位置部署大量的這樣的電纜和/或重複部署電纜。利用部署在水底的(固定)檢測器電纜的主要原因是，由於電磁效應而在電極對上感應的電壓小至足以使電纜穿過水時在電極中感應的噪聲使得難以測量由電磁效應感應產生的電壓。本領域中已知，拖曳電纜上的電極可以用於某些類型的海洋勘探，尤其是如上所述，用於對水底以下的構造物施加電場。但是，利用本領域中已知用於電磁感應電壓檢測的拖曳式電極難以利用本領域中已知的電極來執行，特別是因為拖曳式電纜在穿過水時會發生振動。因為這種現象會影響到安裝在電纜上的電極，所以早就針對水下接收天線研究了這種現象。該研究的結果是，識別到多個噪聲源。例如，參見M.L.Burrows，IEEETrans.Comm.，22(1974)540。一個重要的噪聲源是由電極和互連電纜在地球的地磁場內的運動(即，電磁感應)引起的。當電纜穿過水時，沿電纜的壓力波動會激發運動，從而使電纜開始振動。對於長電纜，研究表明，運動感應電壓與v5/2/f2成比例，其中v和f分別是拖曳速度和信號頻率。用於水下通信天線的頻率高於60Hz，並且由於噪聲的頻率相依性，所得噪聲可以進行處理。但是，對於常用於烴探測的約為0.4-0.8Hz的頻率來說，感應噪聲難以處理。利用由Burroughs開發並且在前述IEEE出版物中公開的公式，預期在感興趣的頻率和5節的拖曳速度下，噪聲電平約為0.3μV/Hzm。相對於預期在典型的電磁勘探中測量到的電壓，該噪聲電平高得不能接受。其它重要的噪聲源有電極噪聲、水運動噪聲和熱噪聲。電極噪聲由擾亂電極表面處的電化學雙層的水運動引起。水運動噪聲與地磁場中由水紊流引起的感應相關。如果在電極附近存在溫度梯度，那麼熱噪聲將總是存在。需要一種用於採集電磁勘探數據的系統，可以類似於地震拖纜系統那樣在水中拖曳該系統，以便提高採集電磁勘探數據的速度和效率。該系統應當配置成使得由於水運動經過傳感元件以及傳感元件沿拖曳方向以外的方向運動而在傳感元件中感應的噪聲最小。
發明內容從最普遍的意義來說，本發明是用於海洋電磁勘探系統的檢測器，該檢測器包括外殼，該外殼設置成使將外殼拖曳穿過水體時的紊流最小，並且使外殼沿拖曳方向以外的任何方向的運動最小。該外殼包括與它相關的電場或磁場傳感元件。本發明的另一個方面是海洋電磁勘探系統檢測器。根據本發明的這個方面的檢測器包括由基本上不導電的材料形成的外殼。該外殼的形狀經過設計以便提供用於放置電極的表面，當外殼移動穿過水時，該電極位於基本上層狀流動的水中。該外殼的形狀經過設計以便對穿過的水流提供最小的阻力。翼片耦合到外殼，並且從外殼向外突出。翼片的形狀經過設計以便使外殼穿過水的運動保持穩定，並且每個翼片為拖曳電纜提供附接位置。這些翼片關於外殼對稱設置。該檢測器包括設置在外殼的這個表面上的電極。該電極由基本上為非金屬的導電材料組成。在一個實施例中，外殼定義其中具有電壓測量電路的內部腔室。本發明的另一個方面是海洋電磁勘探系統。根據本發明的這個方面的電磁勘探系統包括設置成將電纜拖曳穿過水體的勘探船。該勘探船上具有用於使源電極通電的裝備。該裝備包括用於記錄與至少一對檢測器之間檢測到的電壓相對應的信號的記錄裝置。該系統包括沿電纜設置在選定位置的至少兩個源電極和耦合在電纜的尾端後面的至少一對檢測器。每個檢測器包括由基本上不導電的材料組成的外殼。每個外殼的形狀經過設計以便提供用於放置電極的表面，當每個這樣的外殼移動穿過水時，該電極位於基本上層狀流動的水中。每個外殼的形狀經過設計以便對穿過的水流提供最小的阻力。每個檢測器都包括翼片，這些翼片耦合到各自的外殼，並且從每個各自的外殼向外突出。這些翼片的形狀經過設計以便使各自的外殼穿過水的運動保持穩定，並且為拖曳電纜提供附接位置。這些翼片關於外殼對稱設置。每個檢測器包括設置在該表面上的電極。該電極由基本上為非金屬的導電材料組成。在一個實施例中，每個外殼定義其中具有電壓測量電路的內部腔室。本發明的另一個方面是海洋電磁勘探方法。根據本發明的這個方面的方法包括將場源發生器移動穿過水體。在選定時間，電流流過該場源發生器，並且在該發生器處，在水體底部以下的地層中感應時變磁場和時變電場中的至少一種場。將至少一個傳感元件沿拖曳方向移動穿過水體。利用該傳感元件，檢測由感應場與構造物相互作用而引起的磁場和電場中的至少一種場。執行移動，以便使水中的紊流最小，並且使傳感元件沿拖曳方向以外的方向的運動最小。通過閱讀以下說明和所附權利要求，本發明的其它方面和優點將變得顯而易見。圖1示出根據本發明的電磁勘探系統的一個實施例。圖2示出與根據本發明的勘探系統一起使用的電極的一個實施例。圖3示出可用於本發明的各個實施例中的檢測和遙測電路的一個實施例。圖4示出用於將檢測器及其相關的拖曳電纜附接到由勘探船拖曳的電纜的尾端的耦合的一個實施例。圖5示出利用天線作為傳輸元件並利用其中具有磁性傳感器的檢測器的採集系統的備選實施例。圖6示出其中具有磁力計的檢測電路的備選實施例。具體實施例方式在本文對本發明的描述中，術語「檢測器」用於表示電纜上由勘探船或其它船拖曳的裝置，該裝置包括一個或多個用於檢測電磁場與地球的地下覆蓋層中的構造物的相互作用的一個或多個方面的傳感元件。這些電磁場可以通過在水面以下的選定深度處的水體中產生時變電場或時變磁場而在地下覆蓋層中感應產生。通常，這個或這些傳感元件可以是設置在外殼上的電流電極，或是設置在外殼內的磁場傳感器。該外殼配置成使在將外殼拖曳穿過水體時的水紊流最小，並且配置成使外殼沿外殼的拖曳方向以外的任何方向的運動最小。圖1示出根據本發明的海洋受控源電磁勘探系統的一個實施例。在圖1的實施例中，通過在水面以下的選定深度處產生時變電場來對地下覆蓋層施加電磁場。在本實施例中，通過在一對隔開的源電極上施加電流來產生電場。在圖1中，勘探船10沿諸如湖泊或海洋之類的水體11的表面移動。勘探船10上可以包括電子裝置，圖中統一示為通過各個電極來對水底21以下的構造物20施加勘探電流的「記錄系統」12。記錄系統12中的裝備還可包括用於檢測和記錄與一對或多對檢測器18上檢測到的電壓相對應的信號的裝置(圖中沒有單獨示出)，每個這樣的檢測器上都具有至少一個電極(如圖2所示)。記錄系統12中的裝備還可包括用於確定船10和系統內的各個檢測器18的大地位置的裝置(圖中沒有單獨示出)。下文將參照圖2更詳細地說明檢測器18上的電極。在本實施例中，可以通過相互間隔選定距離的源電極的偶極對16A、16B來施加勘探電流。其中，該選定的距離取決於將要勘探的地下覆蓋層20中的深度和地下覆蓋層中的構造物的預期電阻率。可以通過由勘探船10或另一船部署的合適的勘探電纜14來拖曳源電極16A、16B。勘探電纜14可以包括用於將勘探電流從記錄裝置12傳送到源電極16A、16B以及用於向記錄系統12傳送與施加在各對不同的檢測器18上的電極上的電壓相關的信號的電導線(圖中沒有單獨示出)，下文將對此作進一步的說明。源電極16A、16B的結構在本領域中已知。圖1中將源電極16A、16B示為設置成水平電偶極。在其它實施例中，可以將源電極設置成垂直電偶極。在本實施例中，勘探電纜14可以在其尾端包括轉換接頭和遙測裝置，大致如18A所示。本實施例中的轉換接頭和遙測裝置18A在勘探電纜14的尾端和用於拖曳檢測器18中的兩個或兩個以上檢測器的檢測器拖曳電纜18C之間形成機械和電連接。檢測器18可以沿檢測器拖曳電纜18C設置在隔開的位置，如圖1所示。其它實施例中的拖曳電纜18C可以直接耦合到船10。其中，電磁勘探系統的任何特定實施例中所用的檢測器18的數量和間距取決於勘探結果所需的解析度和地下覆蓋層20中的構造物的電阻率。檢測器18可以由如圖1所示的勘探船10拖曳，或者也可以由不同的船拖曳。轉換接頭和遙測裝置18A還可包括用於將與施加在各個檢測器18上的檢測到的電壓相關的信號轉換成用於傳輸到記錄系統12的電或光遙測格式的電路(圖1中未示出)，或者也可以是勘探電纜14和檢測器拖曳電纜18C之間的簡單的機械和電連接。除此之外或者作為替代，轉換接頭和遙測裝置18A可以包括用於本地記錄與檢測到的電壓相對應的信號的電路(未示出)。在操作如圖1所示的系統中，當勘探船10穿過水11時，記錄系統使勘探電流施加在源電極16A、16B上。如果系統想要測量瞬態電磁效應，那麼電流可以是切換的直流電，即極性交替直流電，它可以不連續地切換，也可以按照諸如偽隨機雙態的順序切換。如果系統想要測量頻域電磁效應，那麼電流可以是具有在約0.1-100Hz範圍內的一個或多個頻率的交流電。交流電的波形可以是正弦波、三角波、方波或其它周期波形，這取決於其所需的頻率內容。當這樣使源電極16A、16B通電時或在此之後(取決於正在測量的是瞬態效應還是頻域效應)，測量選定的多對檢測器18上的電壓。接著，利用對應於感應電壓的振幅和/或相位(相對於施加在源電極16A、16B上的電流的相位)和/或相對於電流切換時間的振幅的測量值來推斷地下覆蓋層20的結構和/或組成。可以在與源電極16A、16B相同或不同的深度拖曳檢測器18。圖2更詳細地示出檢測器18的一個實施例。檢測器18可以包括通常為魚雷形的外殼32，該外殼32優選由玻璃纖維增強塑料或類似的高強度且不導電的耐蝕材料組成。外殼32可以包括通常為鈍圓形的頭部31，在該頭部31上，適宜地設置了傳感元件，在該實施例中，該傳感元件為電極30。電極30可以由石墨或其它導電的非金屬材料組成，以免因為腐蝕而使它的電阻抗發生任何改變，如果電極30使用許多金屬，那麼就會出現這種情況。當外殼32穿過水時，頭部31一般位於層流水內。因此，這樣設置的電極30中就不太容易引入由紊流誘導的電噪聲。外殼32可以包括通常為橢圓形的中部40和通常為圓錐形的尾部42。外殼32的各個部分(頭部31、中部40和尾部42)的形狀優選是這樣的使得外殼32可以在最小的水力阻力下穿過水(圖1中的11)，在水中引起儘可能少的紊流，並且為將位於基本上層狀流動的水中的電極30提供表面。外殼32穿過水的運動可以通過沿外殼32在合適的位置耦合通常為翅形的翼片34來加以穩定。可以將翼片34固定到外殼32，或者翼片34可以與外殼32一體形成。每個翼片34的最外面的邊也可以是將檢測器拖曳電纜18C耦合到外殼32的位置。如圖2所示，可以將檢測器拖曳電纜18C固定到翼片34的最外面的邊，以便沿檢測器拖曳電纜18C的運動方向大致相互平行地延伸。翼片34優選相對於外殼32對稱地設置在外殼的相對兩側上。儘管圖2中示為在水平方向上分離，但是檢測器拖曳電纜18C也可以在垂直方向上分離。拖曳電纜18C的水平分離可以減小由拖曳電纜18C在地球的地磁場內的運動而引起的感應噪聲，下文將參照圖3對此作進一步的解釋。外殼32還可在外殼32的尾端附近包括兩個或兩個以上通常為圓周對稱設置的穩定器42。翼片34和穩定器42可以與外殼32一體形成，或者也可以單獨形成並固定到外殼32。協同地，翼片34和穩定器42使外殼32在高方向穩定性下穿過水。在其它可能的益處中，高方向穩定性可以減小由拖曳電纜18C相對於地球的地磁場的不當運動而在拖曳電纜18C中感應的噪聲量。外殼32還可以形成為用於定義一個或多個密封的內部隔間33，在這些隔間33內包含油或類似的不導電且基本上不可壓縮的流體。可以選擇隔間的總體積和該流體的密度(以及下文將進一步說明的定義的腔室的封閉體積)，以便使外殼32在水中具有大體為中性的浮力。外殼32還可以形成為用於定義密封的內部腔室35，在該腔室35內，可以設置合適的放大和遙測電路，大致如36所示。電路36用於檢測施加在電極30和沿檢測器拖曳電纜18C設置的檢測器18中的另一個檢測器中的類似形成的另一電極上的電壓。電路36可以通過如38所示的合適的配線電連接到每個檢測器拖曳電纜18C。下文將參照圖3更詳細地說明電路36和配線38。本實施例包括兩條對稱設置且基本上共面的檢測器拖曳電纜18C，這兩條檢測器拖曳電纜18C耦合到各自的翼片34，以便實現幾個目標。第一，可以將電力傳導到電路36，可以從電路36傳導信號，並且可以沿基本上對稱的檢測器拖曳電纜18C內的電導線(參見圖4)傳輸電壓或其它代表性信號，以免在電極30中感應雜散電壓。第二，通過如圖2所示將檢測器拖曳電纜18C設置成基本上共面且相對於檢測器18對稱，可以提高檢測器18穿過水的運動的穩定性。優選地，檢測器拖曳電纜18C具有儘可能小的直徑，以便減小由檢測器拖曳電纜18C穿過水而引起的任何紊流的影響。另外，利用兩條檢測器拖曳電纜是為了基本上抵消如前所述的由檢測器18和檢測器拖曳電纜18C在地球的地磁場內的任何運動不穩定性而在檢測器拖曳電纜18C中感應的任何電壓。優選地，檢測器拖曳電纜18C相對於由拖曳電纜18C承載所需的曳力儘可能地細，這樣不僅可以如前所述減小阻力，而且還可以增加拖曳電纜18C中由紊流引起的任何振動的振動頻率。此外，利用細的拖曳電纜使得其質量最小，從而使拖曳電纜18C對檢測器18的運動的任何影響最小。如圖1所示的實施例包括設置成能夠在水平電極對上測量電壓的檢測器。在其它實施例中，可以將其中一個或多個檢測器設置成利用分離的拖曳電纜和用於保持各個檢測器的相對位置的合適的結構來測量垂直或其它取向上的電壓。圖3示意性地示出電路36的一個實施例。電路36可以包括功率變換器140，該功率變換器140通過合適的對稱連接(如配線38中的電導線140A、140B)從檢測器拖曳電纜(圖2中的18C)內的導線接受電力。在優選實施例中，通過導線140A和140B來提供直流電(DC)電壓，並且功率變換器140是DC-DC轉換器。在備選實施例中，將交流電(AC)電力提供給功率變換器140，該AC電力優選為相對較高的頻率，如500Hz或更高，以免在電極(圖2中的18)中感應可檢測出的電壓，並且功率變換器140是AC-DC轉換器。功率變換器140可以將合適的電力提供給前置放大器142、模數轉換器(ADC)144和遙測收發器146。前置放大器142具有一個電耦合到電極(圖2中的30)的輸入端子。前置放大器的另一輸入端子可以通過例如導線142A、142B電耦合到沿檢測器拖曳電纜(圖2中的18C)設置的電極(圖2中的18)中的一個選定的電極。可以通過ADC144將前置放大器142的輸出數位化，並將其傳導到遙測收發器146，用於包含在任何合適的遙測方案中。遙測收發器可以電耦合到配線38中的合適的導線146A、146B。各條導線142A、142B、146A、146B耦合到檢測器拖曳電纜18C中的相應導線，下文將參照圖4對此作更詳細的說明。在一些實施例中，可以將控制信號傳輸到遙測收發器146(通常從圖1中的記錄裝置12傳輸)，以便使前置放大器142在一個輸入端子選擇性地耦合到導線142A、142B，從而使施加到前置放大器142的輸入端的電壓介於沿檢測器拖曳電纜(圖1中的18C)設置的檢測器(圖1中的18)中的選定檢測器之間。因此，在這些實施例中，檢測器和它們上面的相應電極之間的間距可以選擇。圖4示意性地示出轉換接頭和遙測裝置18A的一個實施例。裝置18A可以包括由鋼或其它高強度材料組成的密封的抗壓外殼118A。外殼118A包括耦合到位於勘探電纜14的尾端的一個或多個加強部件14A的負載轉移裝置114A。負載轉移裝置114A將加強部件14A承載的張力耦合到外殼118A。外殼118A優選設置成密封地嚙合勘探電纜14，以便防止水進入勘探電纜14和外殼118A的內部。形成線束14B的一部分的電和/或光導線穿過開口進入外殼118A的內部，並且在操作上耦合到各條檢測器拖曳電纜18C內的各自的電力導線118C和遙測導線218C。每條檢測器拖曳電纜18C都可包括防水外部護套518C，該防水外部護套518C適於密封地嚙合外殼118A，以便防止水進入外殼118A和每條電纜18C的內部。每條檢測器拖曳電纜都可包括加強部件318C，該加強部件318C優選由纖維繩組成，如商標為VECTRAN(它是HoeschtCelaneseCorp.，NewYork，NewYork的註冊商標)的纖維。各個加強部件318C耦合到外殼118A內的各自的負載轉移裝置418C，以便將來自外殼118A的張力負載轉移到各條檢測器拖曳電纜18C。如前所述，本領域中已知的電磁勘探包括對地下覆蓋層施加時變磁場；並檢測由所施加的時變場與地下覆蓋層中的各種構造物相互作用而引起的磁場。圖5示出根據本發明的系統的另一個實施例，它包括用於這些目的的磁場產生和檢測裝置。圖5示出穿過水體11的勘探船10，在該勘探船10上具有記錄系統12，如上文參照圖1所說明。船10拉動合適的勘探電纜14穿過水11。在本實施例中，在勘探電纜14的末端拖曳環形天線17。該環形天線17可以耦合到記錄系統12中與參照圖1所說明的勘探電流源類似的勘探電流源。在圖5的實施例中，當電流流過環形天線17時，感應產生磁場。如圖5所示的天線17產生垂直磁偶極，但是其它實施例中也可以利用其它偶極取向。在天線17的尾端，與參照圖4所說明的轉換接頭和遙測裝置類似的轉換接頭和遙測裝置18A可以用於將勘探電纜14的末端耦合到拖曳電纜18C，基本上如參照圖4所說明的。拖曳電纜18C耦合到至少一個檢測器118，並且優選耦合到沿拖曳電纜位於隔開的位置的多個這樣的檢測器(與圖1所示類似)。圖5中的檢測器118內可以包括一個或多個磁場傳感器元件(磁力計)，並且可以包括也可以不包括如參照圖2所說明的電流電極。檢測器118的結構基本上與上文參照圖2所說明的結構類似，特別是包括設置成使紊流的產生最小並且使其沿拖曳方向以外的方向的運動最小的外殼。下文將對磁力計作出說明，它檢測由所施加的電磁場與地下覆蓋層20相互作用而引起的磁場，並且產生相應信號，這些信號可以記錄在記錄系統12內或其它位置，以便用於判讀。利用所檢測到的磁場的各個方面來推斷地下覆蓋層20中的各種構造物的結構和組成。如果本實施例中使用磁力計，那麼檢測器外殼優選由基本上為非磁性的材料製成。當然，參照圖2所說明的塑料組合物就具有這些性質。如果不在檢測器118的任何部分上設置電極，那麼檢測器外殼可以(但不一定)具導電性，但它應當是非磁性的。這些實施例中可以使用蒙乃爾合金之類的材料。本實施例的檢測器118可以包括上文參照圖2所說明的外殼的任何或所有特徵，前提條件是將檢測器118設置成使紊流和沿拖曳方向以外的方向的運動最小。參照圖6，如圖5所示的檢測器中可以使用電路136，該電路136可以包括一個或多個磁力計。電路136的大多數組件可以與上文參照圖3所說明的電路大體類似，它包括ADC144、前置放大器142、電源140和遙測收發器146。本實施例可以包括一個或多個磁力計，如M1、M2、M3所示。磁力計M1、M2、M3可以是磁通門裝置，如用於檢測地球的地磁場的裝置或類似裝置。為方便起見，圖6中的磁力計M1、M2、M3可以基本上相互垂直地取向，或者也可以是其它取向。磁力計M1、M2、M3的信號輸出耦合到插入在它們與前置放大器142之間的多路器147的相應輸入端子。多路器147可以包括另外的輸入端子，如示為E1的輸入端子，如果任何特定實施例中使用一個或多個電極，那麼該輸入端子E1耦合到這個或這些電極。在本實施例中，檢測器(圖5中的118)中可以同時使用如參照圖2所說明的電極和至少一個磁力計。本實施例的檢測器(圖5中的118)還可與如圖1所示的電場產生裝置一起使用。在這些實施例中，磁力計M1、M2、M3檢測由時變電場與地下覆蓋層(圖1中的20)中的各種構造物相互作用而引起的磁場。與特定實施例無關，不管是產生電場並檢測電壓，或是感應並檢測磁場，或其任意組合，通過使水紊流和檢測器沿拖曳方向以外的方向的運動最小，都將使傳感元件檢測到的噪聲最小，這本質上可以增強在檢測器移動時進行電磁勘探的能力。這些勘探技術可以提高電磁勘探的速度和效率。儘管上文就有限幾個實施例描述了本發明，但得益於本公開的本領域的技術人員將明白，可以在不偏離本文所公開的本發明的範圍的情況下設想其它實施例。因此，本發明的範圍應當只能由所附權利要求限制。權利要求1.一種海洋電磁勘探系統檢測器，包括由基本上不導電的材料形成的外殼，所述外殼的形狀經過設計以便提供用於放置電極的表面，當所述外殼移動穿過水時，所述電極位於基本上層狀流動的水中，所述外殼的形狀經過設計以便對穿過的水流提供最小的阻力；耦合到所述外殼並從所述外殼向外突出的翼片，所述翼片的形狀經過設計以便使所述外殼穿過水的運動保持穩定，並且每個翼片為拖曳電纜提供附接位置，所述翼片關於所述外殼對稱設置；以及設置在所述表面上的電極，所述電極由基本上為非金屬的導電材料形成。2.如權利要求1所述的檢測器，其特徵在於，所述電極包括石墨。3.如權利要求1所述的檢測器，其特徵在於，所述外殼定義其中具有電壓測量電路的內部腔室。4.如權利要求3所述的檢測器，其特徵在於，所述電路包括設置成選擇性地耦合在設置於拖曳電纜上隔開位置處的多個檢測器中的兩個檢測器的相應電極之間的電壓測量電路。5.如權利要求1所述的檢測器，其特徵在於，所述外殼包括纖維增強塑料。6.如權利要求1所述的檢測器，其特徵在於，所述外殼包括通常為橢圓形的中部和通常為圓錐形的尾部。7.如權利要求1所述的檢測器，其特徵在於，所述外殼包括至少兩個穩定器，所述穩定器在靠近所述尾部的位置耦合到所述外殼，並且設置在所述外殼的相對兩側上。8.如權利要求1所述的檢測器，其特徵在於，所述外殼定義至少一個內部隔間，所述隔間內填充有基本上不可壓縮的不導電流體，所述隔間的體積和所述流體的密度經過選擇用於使所述外殼在水中具有基本上中性的浮力。9.一種海洋電磁勘探系統，包括配置成拖曳至少一對隔開的檢測器的勘探船，每個檢測器包括由基本上不導電的材料形成的外殼，所述外殼的形狀經過設計以便提供用於放置電極的表面，當所述外殼移動穿過水時，所述電極位於基本上層狀流動的水中，所述外殼的形狀經過設計以便對穿過的水流提供最小的阻力，每個檢測器包括耦合到所述外殼並從所述外殼向外突出的翼片，每個翼片的形狀經過設計以便使所述外殼穿過水的運動保持穩定，並且每個翼片為拖曳電纜提供附接位置，所述翼片關於所述外殼對稱設置，每個檢測器包括設置在所述表面上的電極，所述電極由基本上為非金屬的導電材料形成；以及兩個基本上共面的平行拖曳電纜，所述拖曳電纜由所述勘探船拖曳，並且各自耦合到每個外殼上的所述附接位置的一個附接位置，所述拖曳電纜配置成在所述兩個外殼之間傳導信號。10.如權利要求9所述的系統，其特徵在於，所述電極包括石墨。11.如權利要求9所述的系統，其特徵在於，所述外殼定義其中具有電壓測量電路的內部腔室。12.如權利要求11所述的系統，其特徵在於，所述電路包括設置成選擇性地耦合在設置於拖曳電纜上隔開位置處的多個檢測器中的兩個檢測器的相應電極之間的電壓測量電路。13.如權利要求9所述的系統，其特徵在於，所述外殼包括纖維增強塑料。14.如權利要求9所述的系統，其特徵在於，所述外殼包括通常為橢圓形的中部和通常為圓錐形的尾部。15.如權利要求9所述的系統，其特徵在於，所述外殼包括至少兩個穩定器，所述穩定器在靠近所述尾部的位置耦合到所述外殼，並且設置在所述外殼的相對兩側上。16.如權利要求9所述的系統，其特徵在於，所述外殼定義至少一個內部隔間，所述隔間內填充有基本上不可壓縮的不導電流體，所述隔間的體積和所述流體的密度經過選擇用於使所述外殼在水中具有基本上中性的浮力。17.如權利要求9所述的系統，其特徵在於，所述耦合到每個檢測器的拖曳電纜基本上共面，並且關於每個檢測器對稱設置。18.一種電磁勘探檢測器，包括設置成被拖曳穿過水體的外殼，所述外殼的形狀經過設計以便使當所述外殼穿過所述水時引起的紊流最小，所述外殼的形狀經過設計以便使其沿拖曳方向以外的方向的運動最小；以及與所述外殼相關的電場傳感元件和磁場傳感元件中的至少一個傳感元件。19.如權利要求18所述的檢測器，其特徵在於，所述外殼由基本上不導電的材料形成。20.如權利要求19所述的檢測器，其特徵在於，所述至少一個傳感元件包括電極。21.如權利要求18所述的檢測器，其特徵在於，所述外殼由基本上為非磁性的材料組成。22.如權利要求21所述的檢測器，其特徵在於，所述至少一個傳感元件包括磁力計。23.如權利要求18所述的檢測器，其特徵在於，所述外殼包括耦合到所述外殼並從所述外殼向外突出的翼片，所述翼片的形狀經過設計以便使所述外殼穿過水的運動保持穩定，並且每個翼片為拖曳電纜提供附接位置，所述翼片關於所述外殼對稱設置。24.如權利要求18所述的系統，其特徵在於，所述外殼包括纖維增強塑料。25.如權利要求18所述的系統，其特徵在於，所述外殼包括通常為橢圓形的中部和通常為圓錐形的尾部。26.如權利要求18所述的系統，其特徵在於，所述外殼包括至少兩個穩定器，所述穩定器在靠近所述尾部的位置耦合到所述外殼，並且設置在所述外殼的相對兩側上。27.如權利要求18所述的系統，其特徵在於，所述外殼定義至少一個內部隔間，所述隔間內填充有基本上不可壓縮的不導電流體，所述隔間的體積和所述流體的密度經過選擇用於使所述外殼在水中具有基本上中性的浮力。28.一種用於海洋電磁勘探的方法，包括使場源發生器移動穿過水體；在選定的時間，使電流流過所述場源發生器，並在所述發生器處，在所述水體底部以下的構造物中感應時變磁場和時變電場中的至少一種場；使至少一個傳感元件沿拖曳方向移動穿過所述水體；以及利用所述傳感元件來檢測由感應場與所述構造物相互作用而引起的磁場和電場中的至少一種場，執行所述移動以便使所述水中的紊流最小，並且使所述傳感元件沿所述拖曳方向以外的方向的運動最小。29.如權利要求28所述的方法，其特徵在於，所述檢測包括測量兩個相互隔開並移動穿過所述水的傳感元件之間的電壓，每個傳感元件的移動使所述水中的紊流最小，並使所述傳感元件沿所述拖曳方向以外的方向的運動最小。30.如權利要求28所述的方法，其特徵在於，所述檢測包括測量磁場的性質。31.如權利要求28所述的方法，其特徵在於，所述感應包括感應垂直偶極磁場。32.如權利要求28所述的方法，其特徵在於，所述感應包括感應水平偶極電場。全文摘要一種用於海洋電磁勘探系統的檢測器包括外殼，該外殼設置成使得將外殼拖曳穿過水體時的紊流最小，並且使外殼沿拖曳方向以外的任何方向的運動最小。該外殼包括與它相關的電場和磁場傳感元件中的至少一個傳感元件。文檔編號G01V3/00GK101046517SQ20071009363公開日2007年10月3日申請日期2007年3月29日優先權日2006年3月29日發明者R·S·L·滕漢恩,R·J·M·馬特森,P·G·克裡斯泰德特,M·F·卡爾松,U·P·林奎斯特,P·A·戴維松申請人:Pgs地球物理公司